Абсорбция и адсорбция. Физические основы процессов. Равновесие между фазами

Абсорбцией называют процесс избирательного извлечения одного или нескольких компонентов из газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Обратный процесс – выделение из абсорбента растворённых в нём газов носит название десорбции.

В абсорбционных процессах участвуют две фазы – жидкая и газовая. При их контактировании один компонент (либо несколько) переходит из одной фазы в другую. При наличии в газовой фазе компонента (компонентов), практически не растворяющегося в жидкой фазе, его называют инертом, или газом-носителем. Растворяющийся компонент – это абсорбируемый компонент, или поглощаемый компонент.

В процессах физической абсорбции участвуют как минимум три компонента: два вещества – носителя (газ и жидкость) и компонент, переходящий из одной фазы в другую. Система из двух фаз (ф = 2) при общем числе компонентов к = согласно правилу фаз имеет применительно к равновесному состоянию три степени свободы: j = к – ф + 2 = 3 – 2 + 2 = 3.

При полной нерастворимости инерта в абсорбенте и малой летучести последнего состав фаз будет полностью характеризоваться концентрациями поглощаемого компонента в каждой из фаз: х - в жидкой, у – в газовой. Параметрами равновесного состояния системы также являются температура и давление, при которых находится эта система.

Таким образом, общее число переменных равновесной системы равно 4. При j = 3 три переменные могут быть выбраны произвольно – соответственно условиям технологического процесса, а четвёртая будет зависимой.

Например, можно произвольно выбрать температуру и давление, а также концентрацию ПК (ПК - поглощаемый компонент) в жидкости (Х). Тогда для такой системы равновесная концентрация этого компонента в газовой фазе (уо) будет вполне определённой. Такая зависимость у от х при определённой температуре и давлении называется равновесной – линией равновесия, или кривой равновесия.

Константа Генри, характеризующая растворимость газов в жидкости, зависит от свойств растворённого газа и поглотителя, а также от температуры. Зависимость от температуры с некоторым приближением выражается уравнением:

lnY = c - q/RT,

где q – теплота растворения газа, ккал/кгс×моль.

R – газовая постоянная.

c – опытная постоянная.

Если газы хорошо растворимы и образуют растворы высокой концентрации, а также газы находятся под давлениями, измеряемыми десятками атмосфер, равновесия не следуют закону Генри.

Для технических расчётов пользуются полученными из опыта значениями равновесного парциального давления газа Р* и вычисляют равновесное содержание компонента в газовой смеси по формуле

ур* = Mк/Мн× Р*/(Р-Р*), кг/кг инертного газа

xt1o< xto– растворимость поглощаемого компонента в жидкости понижается

при х = х3(у1р< у2р< у3р) – равновесные концентрации в газовой фазе ПК уменьшается при увеличении Р.

Поиск по сайту: